Nitrate Transformations in Rural Streams

Abstract

This review considers the extent and nature of nitrate transformations in rural streams. Mass balance studies have revealed considerable evidence for nitrate depletion during stream transport in agricultural landscapes. A variety of processes may be responsible for these nitrate losses. Several studies have indicated that uptake by aquatic macrophytes can be important in nitrate depletion. However, denitrification which occurs in anaerobic stream sediments has been implicated as the major cause of nitrate losses in many rural streams. The importance of denitrification in streams has been confirmed by the use of labelled NO3–N and acetylene blockage experiments. A wide range of stream sediments which include acidic sands, organic muds and calcareous silts exhibit a denitrification potential. Denitrification has also been identified in algal mats and slime enmeshed microbial communities on rock and gravel surfaces in streams. Denitrification is affected by a number of environmental factors which include water temperature and stream NO3–N concentration. Several recent studies have shown that denitrification rates are influenced by chemical and physical properties of stream sediments. In particular, denitrification may exhibit a significant positive correlation with the water-soluble carbon content of sediments.

Ce compte-rendu traite de l’étendue et de la nature des transformations que subissent les nitrates dans les cours d’eau des régions rurales. Des études sur l’équilibre des masses ont fait ressortir la perte en nitrates pendant le transfert de l’eau vers les terres agricoles, perte qui peut provenir d’une variété de precédés. Selon plusieurs études, les macrophytes aquatiques peuvent en assimiler une partie importante. Mais il a été prouvé que la perte en nitrates dans les cours d’eau des régions rurales provient surtout de la dénitrification qui se produit dans les sédiments rejetés par le procédé de traitement anaérobie. Son importance a d’ailleurs été confirmée par des expériences visant à distinguer NO3–N et à obstruer l’acétylène. Une grande variété de sédiments, tels les sables acides, les boues organiques et les limons calcaires, possèdent un potentiel dénitrifiant reconnu, potentiel qui se retrouve également dans les masses d’algues et les colonies microbiennes englobées par le film biologique qui se forme à la surface des roches immergées. Un certain nombre de facteurs environnementaux affectent la dénitrification, dont la température de l’eau et sa concentration en NO3–N. Des études récentes ont démontré que les propriétés physiques et chimiques des sédiments influencent les taux de dénitrification qui peuvent présenter, entre autres, une correlation très étroite avec le contenu en carbone soluble des sédiments.